GPS（RTK）、CAD在建筑方格网中的应用

陆永红 李久飞（河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院，河南 郑州 450001）

GPS（RTK）、CAD在建筑方格网中的应用

陆永红 李久飞
（河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院，河南 郑州 450001）

摘 要：本文通过具体项目施工实例，详细讲述了GPS（RTK）全球定位技术、计算机CAD制图技术在建立建筑方格网中的应用，并总结了一些有益的结论。

关键词：建筑方格网；GPS（RTK）；CAD制图；导线测量；放样；精度

一、引言

火力发电厂建筑方格网（building square grids）是整个厂区建设的控制基础，在场地平整、基础开挖、管道铺设、厂房建设、电力放样和设备安装等方面都起着重大作用。它要求精度高、坐标值预先设定，测定起来比较困难。常规经典测量方法是进行导线测量、严密平差计算、点位归化等步骤，使控制点位逐渐趋近设计方格网点位来完成的。近年来GPS定位技术的普及、定位精度的提高及以计算机CAD制图的发展，为解决此问题提供了方法和条件。

焦作电厂2×660MW机组上大压小异地扩建工程布设施工方格网项目，使用GPS定位技术和计算机CAD制图软件成功建立了高精度的建筑方格网。本文将结合实际情况对GPS、CAD在建筑方格网中的应用做以下探讨。

二、工程概况

焦作电厂（2×660MW）上大压小异地扩建工程项目占地面积约为0.3km²，需建立13个点的建筑方格网。

坐标系统采用1954年北京坐标系，中央子午线为114°。

仪器采用国产南方灵锐S82（标称精度±（5mm+1×10-6D））GPS静态接收机，拓普康GPT-3002LN（标称精度2″，±（2mm+2×10-6D））免棱镜全站仪。

建筑坐标系（A、B）与1954年北京坐标系（X、Y）的转换关系如下：

X=A*cosα－B*sinα+X0

A=（ X－X0）* cosα+（ Y－Y0）* sinα

Y= A* sinα+ B* cosα+Y0

B=（ Y－Y0）* cosα－（ X－X0）* sinα

其中

X0=3899088.55

Y0=38452059.05

α=-8.03°

2009年河南省电力勘测设计院所做的E级GPS控制点1231、1232，经静态GPS实地检测边长为356.082m与坐标值反算边长356.094m相差0.012m。为避免起始边长误差对建筑方格网精度的影响，以1232为原点，1232-1231为方位角，用实测边长重新推算1231的坐标。

三、建筑方格网点的埋设

由于建筑方格网点钢板是20cm× 20cm，因此放样点位应尽量靠近设计坐标点位，使得钢板中心位置恰好位于设计坐标附近，避免调整归化点位溢出钢板的现象。我们采用南方RTK仪器（点位放样精度为2cm+1ppm）进行点位放样，由于其作业比较方便，因此在灌注桩位时，随时用RTK检测放样点位的位置及精度，确保设计坐标位置能够落在钢板中心附近。

四、GPS建筑方格网的测定

建筑方格网采用4台国产南方灵锐（S82）GPS静态接收机进行静态观测，设置卫星高度角大于15°，数据采样间隔为10秒，每个观测时段长度都大于45分钟，有效观测卫星数都多于4颗，平均重复设站数为1.6次，布网形式为大地四边形，最后将观测数据进行平差处理，平差计算采用南方GPS平差软件进行解算，同步环坐标分量相对闭合差都小于6.0×10-6，环线全长相对闭合差都小于10.0×10-6，最弱边相对中误差都小于1/45000。

五、CAD建筑方格网的归化

GPS平差计算结束后，用（X、Y）与（A、B）转换关系将X、Y值转化为A、B值，然后在计算机上用CAD软件将建筑方格网的实测坐标与设计坐标进行比较，按照1：1的比例尺绘制出各点位改正详图，之后再在野外通过对点、标定方向，将点位尽量归化到设计位置。

六、建筑方格网点位的确定

经过GPS第一次施测，可以看出实测坐标与设计坐标相差已经很小（见下表 ），最大差值为10mm，那么再调整一次点位，精度就可以达到《规范》要求。最后用φ1.0mm的钴钻头在不锈钢板上打眼，镶嵌φ1.2mm铜丝标注其点位。

七、全站仪野外检查

建筑方格网点位确定后，利用拓普康GPT-3002LN全站仪进行边长和垂直度检查，边长按2测回往返观测，水平角按3测回进行观测。

实测边长与设计边长最大误差为2mm， 最小误差为0.3mm，边长中误差为±0.70mm，边长相对中误差为1/150500，允许误差为1/30000；垂直度检测角度最大偏差为4″，最小偏差为0″，都符合《规范》要求（主轴线直线度限差在180°±5″以内，交角的限差在90°±5″）的允许误差±5″。

结语

本次工程建筑方格网点的定位，使用了现代比较先进的仪器和技术，具有以下优点：（1）采用南方RTK放样技术，可以实时的检测挖坑、打桩、灌注以及精确放样设计坐标位置，可以免除传统方法进行的四周点位放样方法带来的巨大不便；（2）采用GPS静态观测能够快速高精度的计算出实际点位的坐标，而且误差分布均匀，比起传统导线方法能够节约时间和减少野外劳动强度；（3）采用电脑CAD制图技术，可以快速的获取准确的点位偏移值进行归化放样，避免了传统方法反复逐点矫正点位带来的不便。

使用GPS定位技术和计算机CAD制图软件确定建筑方格网点的作业方法，在保证精度的前提下，比传统作业方法提高了作业效率、降低了劳动强度、减少了工作成本。因此，这种作业方法具有很好的应用前景。

参考文献

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中图分类号：TP391

文献标识码：A